Fotokatalytický rozklad N2O v přítomnosti nanokompozitů g-C3N4/TiO2 připravených nekonvenční metodou

Martina Šindlářová

Bachelor's thesis

Photocatalytic decomposition of N2O over the g-C3N4/TiO2 nanocomposites prepared by unconventional method

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na fotokatalytický rozklad oxidu dusného za přítomnosti nanokompozitů TiO2/g-C3N4 připravených nekonvenční metodou. Hlavním cílem fotokatalytického rozkladu oxidu dusného byla jeho přeměna na přirozené složky životního prostředí - dusík a kyslík. Fotokatalytický rozklad oxidu dusného byl proveden ve vsádkovém reaktoru v přítomnosti fotokatalyzátorů (TiO2, TiO2/g-C3N4 (1:1), TiO2/g-C3N4 (1:2), TiO2/g-C3N4 (1:3), g-C3N4). Jako zdroj záření byla použita 8 W Hg lampa s vlnovou délkou 365 nm, která byla umístěna v průzoru z křemenného skla. Vliv poměrů TiO2 a g-C3N4 na konverzi oxidu dusného byl sledován v časovém intervalu 0 – 20 hodin. Na základě experimentálních výsledků lze říci, že všechny fotokatalyzátory vykazovaly vyšší fotoaktivitu než čistý TiO2 a čistý g-C3N4. Konverze N2O klesala v pořadí TiO2/g-C3N4 (1:3) > TiO2/g-C3N4 (1:2) > TiO2/g-C3N4 (1:1) > g-C3N4 > TiO2. Nejvyšší konverze N2O (70,6 % po 20 hodinách ozařování) bylo dosaženo v přítomnosti nanokompozitu TiO2/g-C3N4 s hmotnostním poměrem 1:3, který byl určen jako optimální poměr TiO2 a g-C3N4. Klíčovou roli v aktivitě fotokatalyzátorů patrně hrálo vytvoření heteropřechodu v nanokompozitech TiO2/g-C3N4, který umožnil separaci generovaných elektronů a děr, a tím zvýšil účinnost fotokatalytické reakce.

Abstract:

This work is focused on photocatalytic decomposition of nitrous oxide in the presence of nanocomposites TiO2/g-C3N4 prepared by unconventional method. The main purpose of the photocatalytic decomposition of nitrous oxide was its transformation to the natural components of environment - nitrogen and oxygen. Photocatalytic decomposition of nitrous oxide was carried out in batch reactor in the presence of photocatalysts (TiO2, TiO2/g-C3N4 (1:1), TiO2/g-C3N4 (1:2), TiO2/g-C3N4 (1:3), g-C3N4). 8 W Hg lamp with wavelength 365 nm was used as the source of irradiation, which was placed on a quartz glass window. The influence of ratios of TiO2 and g-C3N4 on conversion of nitrous oxide was monitored at the time intervals of 0 - 20 hours. Based on experimental data we can say that all photocatalysts showed a higher photoactivity than pure TiO2 and pure g-C3N4. The conversion of nitrous oxide decreased in this order: TiO2/g-C3N4 (1:3) > TiO2/g-C3N4 (1:2) > TiO2/g-C3N4 (1:1) > g-C3N4 > TiO2. The highest conversion of N2O (70,6 % after 20 hours irradiation) was achieved in the presence of nanocomposite TiO2/g-C3N4 with weight ratio 1:3, which was determined as the optimal ratio of TiO2 and g-C3N4. The creation of heterojunction in nanocomposites TiO2/g-C3N4 played the key role in activity of photocatalysts due to better separation of generated electrons and holes, and thereby the efficiency of photocatalytic reactions was increased.

Keywords

fotokatalytický rozklad, fotokatalýza, N2O, TiO2, g-C3N4

Keywords

photocatalytic decomposition, photocatalysis, N2O, TiO2, g-C3N4

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2017
• Supervisor: Kamila Kočí
• Reader: Helena Drobná

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Bachelor programme / field:
Procesní inženýrství / Chemie a technologie ochrany životního prostředí